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从MVC到前后端分离

发表于2015-10-25 20:46| 次阅读| 来源《程序员》杂志| 0 条评论| 作者黄勇

摘要:MVC模式早在上个世纪70年代就诞生了,直到今天它依然存在,可见生命力相当之强。MVC模式最早用于Smalltalk语言中,最后在其它许多开发语言中都得到了很好的应用,例如,Java中的Struts、Spring MVC等框架。

1. 理解MVC

MVC是一种经典的设计模式,全名为Model-View-Controller,即模型-视图-控制器。

其中,模型是用于封装数据的载体,例如,在Java中一般通过一个简单的POJO(Plain Ordinary Java Object)来表示,其本质是一个普通的Java Bean,包含一系列的成员变量及其getter/setter方法。对于视图而言,它更加偏重于展现,也就是说,视图决定了界面到底长什么样子,在Java中可通过JSP来充当视图,或者通过纯HTML的方式进行展现,而后者才是目前的主流。模型和视图需要通过控制器来进行粘合,例如,用户发送一个HTTP请求,此时该请求首先会进入控制器,然后控制器去获取数据并将其封装为模型,最后将模型传递到视图中进行展现。

综上所述,MVC的交互过程如图1所示。

2. MVC模式的优点与不足

MVC模式早在上个世纪70年代就诞生了,直到今天它依然存在,可见生命力相当之强。MVC模式最早用于Smalltalk语言中,最后在其它许多开发语言中都得到了很好的应用,例如,Java中的Struts、Spring MVC等框架。正是因为这些MVC框架的出现,才让MVC模式真正落地,让开发更加高效,让代码耦合度尽量减小,让应用程序各部分的职责更加清晰。

既然MVC模式这么好,难道它就没有不足的地方吗?我认为MVC至少有以下三点不足:

  1. 每次请求必须经过“控制器->模型->视图”这个流程,用户才能看到最终的展现的界面,这个过程似乎有些复杂。
  2. 实际上视图是依赖于模型的,换句话说,如果没有模型,视图也无法呈现出最终的效果。
  3. 渲染视图的过程是在服务端来完成的,最终呈现给浏览器的是带有模型的视图页面,性能无法得到很好的优化。

为了使数据展现过程更加直接,并且提供更好的用户体验,我们有必要对MVC模式进行改进。不妨这样来尝试,首先从浏览器发送AJAX请求,然后服务端接受该请求并返回JSON数据返回给浏览器,最后在浏览器中进行界面渲染。

改进后的MVC模式如图2所示。


也就是说,我们输入的是AJAX请求,输出的是JSON数据,市面上有这样的技术来实现这个功能吗?答案是REST。

REST全称是Representational State Transfer(表述性状态转移),它是Roy Fielding博士在2000年写的一篇关于软件架构风格的论文,此文一出,威震四方!国内外许多知名互联网公司纷纷开始采用这种轻量级的Web服务,大家习惯将其称为RESTful Web Services,或简称REST服务。]

如果将浏览器这一端视为前端,而服务器那一端视为后端的话,可以将以上改进后的MVC模式简化为以下前后端分离模式,如图3所示。


可见,有了REST服务,前端关注界面展现,后端关注业务逻辑,分工明确,职责清晰。那么,如何使用REST服务将应用程序进行前后端分离呢?我们接下来继续探讨,首先我们需要认识REST。

3. 认识REST

REST本质上是使用URL来访问资源种方式。众所周知,URL就是我们平常使用的请求地址了,其中包括两部分:请求方式与请求路径,比较常见的请求方式是GET与POST,但在REST中又提出了几种其它类型的请求方式,汇总起来有六种:GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。尤其是前四种,正好与CRUD(Create-Retrieve-Update-Delete,增删改查)四种操作相对应,例如,GET(查)、POST(增)、PUT(改)、DELETE(删),这正是REST与CRUD的异曲同工之妙!需要强调的是,REST是“面向资源”的,这里提到的资源,实际上就是我们常说的领域对象,在系统设计过程中,我们经常通过领域对象来进行数据建模。

REST是一个“无状态”的架构模式,因为在任何时候都可以由客户端发出请求到服务端,最终返回自己想要的数据,当前请求不会受到上次请求的影响。也就是说,服务端将内部资源发布REST服务,客户端通过URL来访问这些资源,这不就是SOA所提倡的“面向服务”的思想吗?所以,REST也被人们看做是一种“轻量级”的SOA实现技术,因此在企业级应用与互联网应用中都得到了广泛应用。

下面我们举几个例子对REST请求进行简单描述:


可见,请求路径相同,但请求方式不同,所代表的业务操作也不同,例如,/advertiser/1这个请求,带有GET、PUT、DELETE三种不同的请求方式,对应三种不同的业务操作。

虽然REST看起来还是很简单的,实际上我们往往需要提供一个REST框架,让其实现前后端分离架构,让开发人员将精力集中在业务上,而并非那些具体的技术细节。下面我们将使用Java技术来实现这个REST框架,整体框架会基于Spring进行开发。

4. 实现REST框架

4.1 统一响应结构

使用REST框架实现前后端分离架构,我们需要首先确定返回的JSON响应结构是统一的,也就是说,每个REST请求将返回相同结构的JSON响应结构。不妨定义一个相对通用的JSON响应结构,其中包含两部分:元数据与返回值,其中,元数据表示操作是否成功与返回值消息等,返回值对应服务端方法所返回的数据。该JSON响应结构如下:

{
	"meta": {
		"success": true,
		"message": "ok"
	},
	"data": ...
}
为了在框架中映射以上JSON响应结构,我们需要编写一个Response类与其对应:

public class Response {

    private static final String OK = "ok";
    private static final String ERROR = "error";

    private Meta meta;
    private Object data;

    public Response success() {
        this.meta = new Meta(true, OK);
        return this;
    }

    public Response success(Object data) {
        this.meta = new Meta(true, OK);
        this.data = data;
        return this;
    }

    public Response failure() {
        this.meta = new Meta(false, ERROR);
        return this;
    }

    public Response failure(String message) {
        this.meta = new Meta(false, message);
        return this;
    }

    public Meta getMeta() {
        return meta;
    }

    public Object getData() {
        return data;
    }

    public class Meta {

        private boolean success;
        private String message;

        public Meta(boolean success) {
            this.success = success;
        }

        public Meta(boolean success, String message) {
            this.success = success;
            this.message = message;
        }

        public boolean isSuccess() {
            return success;
        }

        public String getMessage() {
            return message;
        }
    }
}
以上Response类包括两类通用返回值消息:ok与error,还包括两个常用的操作方法:success( )与failure( ),通过一个内部类来展现元数据结构,我们在下文中多次会使用该Response类。

实现该REST框架需要考虑许多问题,首当其冲的就是对象序列化问题。

4.2 实现对象序列化

想要解释什么是对象序列化?不妨通过一些例子进行说明。比如,通过浏览器发送了一个普通的HTTP请求,该请求携带了一个JSON格式的参数,在服务端需要将该JSON参数转换为普通的Java对象,这个转换过程称为序列化。再比如,在服务端获取了数据,此时该数据是一个普通的Java对象,然后需要将这个Java对象转换为JSON字符串,并将其返回到浏览器中进行渲染,这个转换过程称为反序列化。不管是序列化还是反序列化,我们一般都称为序列化。

实际上,Spring MVC已经为我们提供了这类序列化特性,只需在Controller的方法参数中使用@RequestBody注解定义需要反序列化的参数即可,如以下代码片段:

@Controller
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }
}
若需要对Controller的方法返回值进行序列化,则需要在该返回值上使用@ResponseBody注解来定义,如以下代码片段:

@Controller
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser/{id}", method = RequestMethod.GET)
    public @ResponseBody Response getAdvertiser(@PathVariable("id") String advertiserId) {
        ...
    }
}
当然,@ResponseBody注解也可以定义在类上,这样所有的方法都继承了该特性。由于经常会使用到@ResponseBody注解,所以Spring提供了一个名为@RestController的注解来取代以上的@Controller注解,这样我们就可以省略返回值前面的@ResponseBody注解了,但参数前面的@RequestBody注解是无法省略的。实际上,看看Spring中对应@RestController注解的源码便可知晓:

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Controller
@ResponseBody
public @interface RestController {

    String value() default "";
}
可见,@RestController注解已经被@Controller与@ResponseBody注解定义过了,Spring框架会识别这类注解。需要注意的是,该特性在Spring 4.0中才引入。

因此,我们可将以上代码进行如下改写:

@RestController
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }

    @RequestMapping(value = "/advertiser/{id}", method = RequestMethod.GET)
    public Response getAdvertiser(@PathVariable("id") String advertiserId) {
        ...
    }
}

除了使用注解来定义序列化行为以外,我们还需要使用Jackson来提供JSON的序列化操作,在Spring配置文件中只需添加以下配置即可:

<mvc:annotation-driven>
    <mvc:message-converters>
        <bean class="org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter"/>
    </mvc:message-converters>
</mvc:annotation-driven>
若需要对Jackson的序列化行为进行定制,比如,排除值为空属性、进行缩进输出、将驼峰转为下划线、进行日期格式化等,这又如何实现呢?

首先,我们需要扩展Jackson提供的ObjectMapper类,代码如下:

public class CustomObjectMapper extends ObjectMapper {

    private boolean camelCaseToLowerCaseWithUnderscores = false;
    private String dateFormatPattern;

    public void setCamelCaseToLowerCaseWithUnderscores(boolean camelCaseToLowerCaseWithUnderscores) {
        this.camelCaseToLowerCaseWithUnderscores = camelCaseToLowerCaseWithUnderscores;
    }

    public void setDateFormatPattern(String dateFormatPattern) {
        this.dateFormatPattern = dateFormatPattern;
    }

    public void init() {
        // 排除值为空属性
        setSerializationInclusion(JsonInclude.Include.NON_NULL);
        // 进行缩进输出
        configure(SerializationFeature.INDENT_OUTPUT, true);
        // 将驼峰转为下划线
        if (camelCaseToLowerCaseWithUnderscores) {
            setPropertyNamingStrategy(PropertyNamingStrategy.CAMEL_CASE_TO_LOWER_CASE_WITH_UNDERSCORES);
        }
        // 进行日期格式化
        if (StringUtil.isNotEmpty(dateFormatPattern)) {
            DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(dateFormatPattern);
            setDateFormat(dateFormat);
        }
    }
}
然后,将CustomObjectMapper注入到MappingJackson2HttpMessageConverter中,Spring配置如下:

<bean id="objectMapper" class="com.xxx.api.json.CustomObjectMapper" init-method="init">
    <property name="camelCaseToLowerCaseWithUnderscores" value="true"/>
    <property name="dateFormatPattern" value="yyyy-MM-dd HH:mm:ss"/>
</bean>

<mvc:annotation-driven>
    <mvc:message-converters>
        <bean class="org.springframework.http.converter.json.MappingJackson2HttpMessageConverter">
            <property name="objectMapper" ref="objectMapper"/>
        </bean>
    </mvc:message-converters>
</mvc:annotation-driven>
通过以上过程,我们已经完成了一个基于Spring MVC的REST框架,只不过该框架还非常单薄,还缺乏很多关键性特性,尤其是异常处理。

4.3 处理异常行为

在Spring MVC中,我们可以使用AOP技术,编写一个全局的异常处理切面类,用它来统一处理所有的异常行为,在Spring 3.2中才开始提供。使用法很简单,只需定义一个类,并通过@ControllerAdvice注解将其标注即可,同时需要使用@ResponseBody注解表示返回值可序列化为JSON字符串。代码如下:

@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {

    /**
     * 400 - Bad Request
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
    @ExceptionHandler(HttpMessageNotReadableException.class)
    public Response handleHttpMessageNotReadableException(HttpMessageNotReadableException e) {
        logger.error("参数解析失败", e);
        return new Response().failure("could_not_read_json");
    }

    /**
     * 405 - Method Not Allowed
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.METHOD_NOT_ALLOWED)
    @ExceptionHandler(HttpRequestMethodNotSupportedException.class)
    public Response handleHttpRequestMethodNotSupportedException(HttpRequestMethodNotSupportedException e) {
        logger.error("不支持当前请求方法", e);
        return new Response().failure("request_method_not_supported");
    }

    /**
     * 415 - Unsupported Media Type
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.UNSUPPORTED_MEDIA_TYPE)
    @ExceptionHandler(HttpMediaTypeNotSupportedException.class)
    public Response handleHttpMediaTypeNotSupportedException(Exception e) {
        logger.error("不支持当前媒体类型", e);
        return new Response().failure("content_type_not_supported");
    }

    /**
     * 500 - Internal Server Error
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Response handleException(Exception e) {
        logger.error("服务运行异常", e);
        return new Response().failure(e.getMessage());
    }
}
可见,在ExceptionAdvice类中包含一系列的异常处理方法,每个方法都通过@ResponseStatus注解定义了响应状态码,此外还通过@ExceptionHandler注解指定了具体需要拦截的异常类。以上过程只是包含了一部分的异常情况,若需处理其它异常,可添加方法具体的方法。需要注意的是,在运行时从上往下依次调用每个异常处理方法,匹配当前异常类型是否与@ExceptionHandler注解所定义的异常相匹配,若匹配,则执行该方法,同时忽略后续所有的异常处理方法,最终会返回经JSON序列化后的Response对象。

4.4 支持参数验证

我们回到上文所提到的示例,这里处理一个普通的POST请求,代码如下:

@RestController
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }
}
其中,AdvertiserParam参数包含若干属性,通过以下类结构可见,它是一个传统的POJO:

public class AdvertiserParam {

    private String advertiserName;
    
    private String description;

    // 省略 getter/setter 方法
}
如果业务上需要确保AdvertiserParam对象的advertiserName属性必填,如何实现呢?

若将这类参数验证的代码写死在Controller中,势必会与正常的业务逻辑搅在一起,导致责任不够单一,违背于“单一责任原则”。建议将其参数验证行为从Controller中剥离出来,放到另外的类中,这里仅提供一个@Valid注解来定义AdvertiserParam参数,并在AdvertiserParam类中通过@NotEmpty注解来定义advertiserName属性,就像下面这样:

@RestController
public class AdvertiserController {

    @RequestMapping(value = "/advertiser", method = RequestMethod.POST)
    public Response createAdvertiser(@RequestBody @Valid AdvertiserParam advertiserParam) {
        ...
    }
}

public class AdvertiserParam {

    @NotEmpty
    private String advertiserName;
    
    private String description;

    // 省略 getter/setter 方法
}
这里的@Valid注解实际上是Validation Bean规范提供的注解,该规范已由Hibernate Validator框架实现,因此需要添加以下Maven依赖到pom.xml文件中:

<dependency>
    <groupId>org.hibernate</groupId>
    <artifactId>hibernate-validator</artifactId>
    <version>${hibernate-validator.version}</version>
</dependency>
需要注意的是,Hibernate Validator与Hibernate没有任何依赖关系,唯一有联系的只是都属于JBoss公司的开源项目而已。

要实现@NotEmpty注解的功能,我们需要做以下几件事情。

首先,定义一个@NotEmpty注解类,代码如下:

@Documented
@Target({ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Constraint(validatedBy = NotEmptyValidator.class)
public @interface NotEmpty {

    String message() default "not_empty";

    Class<?>[] groups() default {};

    Class<? extends Payload>[] payload() default {};
}
以上注解类必须包含message、groups、payload三个属性,因为这是规范所要求的,此外,需要通过@Constraint注解指定一个验证器类,这里对应的是NotEmptyValidator,其代码如下:

public class NotEmptyValidator implements ConstraintValidator<NotEmpty, String> {

    @Override
    public void initialize(NotEmpty constraintAnnotation) {
    }

    @Override
    public boolean isValid(String value, ConstraintValidatorContext context) {
        return StringUtil.isNotEmpty(value);
    }
}
以上验证器类实现了ConstraintValidator接口,并在该接口的isValid( )方法中完成了具体的参数验证逻辑。需要注意的是,实现接口时需要指定泛型,第一个参数表示验证注解类型(NotEmpty),第二个参数表示需要验证的参数类型(String)。

然后,我们需要在Spring配置文件中开启该特性,需添加如下配置:

    <bean class="org.springframework.validation.beanvalidation.MethodValidationPostProcessor"/>

最后,需要在全局异常处理类中添加参数验证处理方法,代码如下:

@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class ExceptionAdvice {

    /**
     * 400 - Bad Request
     */
    @ResponseStatus(HttpStatus.BAD_REQUEST)
    @ExceptionHandler(ValidationException.class)
    public Response handleValidationException(ValidationException e) {
        logger.error("参数验证失败", e);
        return new Response().failure("validation_exception");
    }
}
至此,REST框架已集成了Bean Validation特性,我们可以使用各种注解来完成所需的参数验证行为了。

看似该框架可以在本地成功跑起来,整个架构包含两个应用,前端应用提供纯静态的HTML页面,后端应用发布REST API,前端需要通过AJAX调用后端发布的REST API,然而AJAX是不支持跨域访问的,也就是说,前后端两个应用必须在同一个域名下才能访问。这是非常严重的技术障碍,一定需要找到解决方案。

4.5 解决跨域问题

比如,前端应用为静态站点且部署在http://web.xxx.com域下,后端应用发布REST API并部署在http://api.xxx.com域下,如何使前端应用通过AJAX跨域访问后端应用呢?这需要使用到CORS技术来实现,这也是目前最好的解决方案了。

[CORS全称为Cross Origin Resource Sharing(跨域资源共享),服务端只需添加相关响应头信息,即可实现客户端发出AJAX跨域请求。]

CORS技术非常简单,易于实现,目前绝大多数浏览器均已支持该技术(IE8浏览器也支持了),服务端可通过任何编程语言来实现,只要能将CORS响应头写入response对象中即可。

下面我们继续扩展REST框架,通过CORS技术实现AJAX跨域访问。

首先,我们需要编写一个Filter,用于过滤所有的HTTP请求,并将CORS响应头写入response对象中,代码如下:

public class CorsFilter implements Filter {

    private String allowOrigin;
    private String allowMethods;
    private String allowCredentials;
    private String allowHeaders;
    private String exposeHeaders;

    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        allowOrigin = filterConfig.getInitParameter("allowOrigin");
        allowMethods = filterConfig.getInitParameter("allowMethods");
        allowCredentials = filterConfig.getInitParameter("allowCredentials");
        allowHeaders = filterConfig.getInitParameter("allowHeaders");
        exposeHeaders = filterConfig.getInitParameter("exposeHeaders");
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowOrigin)) {
            List<String> allowOriginList = Arrays.asList(allowOrigin.split(","));
            if (CollectionUtil.isNotEmpty(allowOriginList)) {
                String currentOrigin = request.getHeader("Origin");
                if (allowOriginList.contains(currentOrigin)) {
                    response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", currentOrigin);
                }
            }
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowMethods)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", allowMethods);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowCredentials)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Credentials", allowCredentials);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(allowHeaders)) {
            response.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", allowHeaders);
        }
        if (StringUtil.isNotEmpty(exposeHeaders)) {
            response.setHeader("Access-Control-Expose-Headers", exposeHeaders);
        }
        chain.doFilter(req, res);
    }

    @Override
    public void destroy() {
    }
}
以上CorsFilter将从web.xml中读取相关Filter初始化参数,并将在处理HTTP请求时将这些参数写入对应的CORS响应头中,下面大致描述一下这些CORS响应头的意义:

  • Access-Control-Allow-Origin:允许访问的客户端域名,例如:http://web.xxx.com,若为*,则表示从任意域都能访问,即不做任何限制。
  • Access-Control-Allow-Methods:允许访问的方法名,多个方法名用逗号分割,例如:GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS。
  • Access-Control-Allow-Credentials:是否允许请求带有验证信息,若要获取客户端域下的cookie时,需要将其设置为true。
  • Access-Control-Allow-Headers:允许服务端访问的客户端请求头,多个请求头用逗号分割,例如:Content-Type。
  • Access-Control-Expose-Headers:允许客户端访问的服务端响应头,多个响应头用逗号分割。

需要注意的是,CORS规范中定义Access-Control-Allow-Origin只允许两种取值,要么为*,要么为具体的域名,也就是说,不支持同时配置多个域名。为了解决跨多个域的问题,需要在代码中做一些处理,这里将Filter初始化参数作为一个域名的集合(用逗号分隔),只需从当前请求中获取Origin请求头,就知道是从哪个域中发出的请求,若该请求在以上允许的域名集合中,则将其放入Access-Control-Allow-Origin响应头,这样跨多个域的问题就轻松解决了。

以下是web.xml中配置CorsFilter的方法:

<filter>
    <filter-name>corsFilter</filter-name>
    <filter-class>com.xxx.api.cors.CorsFilter</filter-class>
    <init-param>
        <param-name>allowOrigin</param-name>
        <param-value>http://web.xxx.com</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>allowMethods</param-name>
        <param-value>GET,POST,PUT,DELETE,OPTIONS</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>allowCredentials</param-name>
        <param-value>true</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>allowHeaders</param-name>
        <param-value>Content-Type</param-value>
    </init-param>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>corsFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
完成以上过程即可实现AJAX跨域功能了,但似乎还存在另外一个问题,由于REST是无状态的,后端应用发布的REST API可在用户未登录的情况下被任意调用,这显然是不安全的,如何解决这个问题呢?我们需要为REST请求提供安全机制。

4.6 提供安全机制

解决REST安全调用问题,可以做得很复杂,也可以做得特简单,可按照以下过程提供REST安全机制:

  1. 当用户登录成功后,在服务端生成一个token,并将其放入内存中(可放入JVM或Redis中),同时将该token返回到客户端。
  2. 在客户端中将返回的token写入cookie中,并且每次请求时都将token随请求头一起发送到服务端。
  3. 提供一个AOP切面,用于拦截所有的Controller方法,在切面中判断token的有效性。
  4. 当登出时,只需清理掉cookie中的token即可,服务端token可设置过期时间,使其自行移除。

首先,我们需要定义一个用于管理token的接口,包括创建token与检查token有效性的功能。代码如下:

public interface TokenManager {

    String createToken(String username);

    boolean checkToken(String token);
}
然后,我们可提供一个简单的TokenManager实现类,将token存储到JVM内存中。代码如下:

public class DefaultTokenManager implements TokenManager {

    private static Map<String, String> tokenMap = new ConcurrentHashMap<>();

    @Override
    public String createToken(String username) {
        String token = CodecUtil.createUUID();
        tokenMap.put(token, username);
        return token;
    }

    @Override
    public boolean checkToken(String token) {
        return !StringUtil.isEmpty(token) && tokenMap.containsKey(token);
    }
}
需要注意的是,如果需要做到分布式集群,建议基于Redis提供一个实现类,将token存储到Redis中,并利用Redis与生俱来的特性,做到token的分布式一致性。

然后,我们可以基于Spring AOP写一个切面类,用于拦截Controller类的方法,并从请求头中获取token,最后对token有效性进行判断。代码如下:

public class SecurityAspect {

    private static final String DEFAULT_TOKEN_NAME = "X-Token";

    private TokenManager tokenManager;
    private String tokenName;

    public void setTokenManager(TokenManager tokenManager) {
        this.tokenManager = tokenManager;
    }

    public void setTokenName(String tokenName) {
        if (StringUtil.isEmpty(tokenName)) {
            tokenName = DEFAULT_TOKEN_NAME;
        }
        this.tokenName = tokenName;
    }

    public Object execute(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        // 从切点上获取目标方法
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
        Method method = methodSignature.getMethod();
        // 若目标方法忽略了安全性检查,则直接调用目标方法
        if (method.isAnnotationPresent(IgnoreSecurity.class)) {
            return pjp.proceed();
        }
        // 从 request header 中获取当前 token
        String token = WebContext.getRequest().getHeader(tokenName);
        // 检查 token 有效性
        if (!tokenManager.checkToken(token)) {
            String message = String.format("token [%s] is invalid", token);
            throw new TokenException(message);
        }
        // 调用目标方法
        return pjp.proceed();
    }
}
若要使SecurityAspect生效,则需要添加如下Spring 配置:

<bean id="securityAspect" class="com.xxx.api.security.SecurityAspect">
    <property name="tokenManager" ref="tokenManager"/>
    <property name="tokenName" value="X-Token"/>
</bean>

<aop:config>
    <aop:aspect ref="securityAspect">
        <aop:around method="execute" pointcut="@annotation(org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping)"/>
    </aop:aspect>
</aop:config>
最后,别忘了在web.xml中添加允许的X-Token响应头,配置如下:

<init-param>
    <param-name>allowHeaders</param-name>
    <param-value>Content-Type,X-Token</param-value>
</init-param>

总结

本文从经典的MVC模式开始,对MVC模式是什么以及该模式存在的不足进行了简述。然后引出了如何对MVC模式的改良,让其转变为前后端分离架构,以及解释了为何要进行前后端分离。最后通过REST服务将前后端进行解耦,并提供了一款基于Java的REST框架的主要实现过程,尤其是需要注意的核心技术问题及其解决方案。希望本文对正在探索前后端分离的读者们有所帮助,期待与大家共同探讨。


作者简介:黄勇,从事近十年的 JavaEE 应用开发工作,曾任阿里巴巴公司系统架构师,现任特赞(tezign.com)公司 CTO。对分布式服务架构与大数据技术有深入研究,具有丰富的 B/S 架构开发经验与项目实战经验,擅长敏捷开发模式。国内开源软件推动者之一,活跃于“开源中国”社区网站,Smart Framework 开源框架创始人。热爱技术交流,乐于分享自己的工作经验。

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(责编/ 钱曙光,关注架构和算法领域,寻求报道或者投稿请发邮件qianshg@csdn.net,交流探讨可加微信qshuguang2008,备注姓名+公司+职位)

本文来自《程序员》电子刊10月B架构专题文章,程序员2015年电子版订阅火热进行中,包含:iPad版、Android版、PDF版。


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